我国风电消纳现状及输送方式

分析了我国风电发展的现状和存在的问题,对部分地区风电消纳不足的原因进行了探究.分别对目前解决风电消纳问题的各种应对措施进行了分析,重点研究了风火打捆联合运行以及不同的风电输送方式.针对专用通道、风火打捆,交流、直流不同的输电方式,重点研究了专用通道输送风电技术可行性及经济性,风火打捆输送风电的技术经济性及合理的风火打捆比例.     

风火打捆外送几个关键技术的研究进展

运用风火打捆外送方式,提高大规模风电的远距离输送能力是解决我国能源逆向分布问题的一个重要手段。讨论风火打捆外送几个关键技术的研究进展。首先分析风火打捆外送不同运行方式下的最优风火电容量配置,其次总结目前关于风火打捆外送输电容量规划方法,再次归纳目前对风火打捆系统稳定性的研究现状,然后对风火打捆系统调度控制策略研究现状进行总结,最后对风电火电打捆外送系统未来所要研究的问题提出展望。     

故障限流器改善风火打捆系统暂态稳定性研究

风火打捆外送模式解决了风电就地消纳能力不足、单独传输经济性差的问题,但同时风电的并入也给系统暂态稳定性带来了不利影响.在此背景下,基于双馈风电机组(doubly fed induction generator,DFIG)外特性建立风火打捆系统单端送电功率方程,分析了由于风电并入使同步机组功角特性发生改变,导致暂态稳定性降低.考虑在风火打捆系统并网输电线路上串联故障限流器(fault current limiter,FCL)来提高故障期间功率传输能力,在建立的含故障限流器的风火打捆系统等值电路基础上,分析了电抗型和电阻型两种故障限流器在系统故障期间对功率特性的影响和改善系统暂态稳定性的机理,并比较了应用两种故障限流器的差异.最后进行仿真验证,结果表明在线路上串联故障限流器能够显著改善风火打捆系统的暂态稳定性.     

风火打捆送出系统稳定特性研究和运行策略优化

为解决粤西海上风电集群与火电打捆送出的同步稳定问题,首先研究了风火打捆送出系统的同步稳定特性和影响因素,然后提出了提高风火打捆送出系统风电渗透率和同步稳定特性好的风电机组优先发电的运行方式优化策略。最后构建了风电场集群整体硬件在环接入的实时仿真系统进行验证,仿真结果表明所提出的同步稳定性提升策略可以提高风火打捆送出系统稳定极限,有力提升了风电并网消纳率和电网安全稳定水平。     

电压控制的DFIG对风火打捆系统暂态稳定性的影响

风火打捆外送是解决风电消纳问题的重要措施,但风火打捆系统联络线潮流重,在发生大扰动时系统失稳风险较大。因此,提高风火打捆系统的暂态稳定性具有重要意义。结合简单风火打捆系统,采用等面积法则分析了DFIG采用定电压控制、定功率因数控制对系统暂态稳定性的影响。DFIG采用定电压控制,在扰动后可以向系统提供较多的无功功率,从而提高发电机电压,增加发电机输出的有功功率,增大减速面积,从而提高系统的暂态稳定性。最后,通过仿真算例分析验证了本文的结论。     

风火打捆交直流混联送端系统暂态稳定性分析

风火打捆通过交直流混联外送电能已成为目前大规模风电基地比较常用的能源输送方式。在这种输送方式中,交直流混联、风电输送功率占总输送功率的比例和风电机组的类型等都会对风火打捆送端系统的暂态稳定性产生影响。在建立风电场模型、控制系统模型和混联输电系统模型的基础上,分析交直流混联对暂态稳定性的影响,研究不同风电机组类型对暂态稳定的影响,研究风电输出功率所占比例的改变对送端暂态稳定的影响。最后,通过分析得出:双馈感应发电机与常规火电机组打捆系统暂态稳定性好于另外两种类型风电机组;且双馈感应发电机在保证原动机出力稳定的情况下增加配比,有利于火电机组的功角稳定性。     

风火打捆弱外送系统功角和频率特性研究

蒙东某地区属于典型的风火打捆弱外送系统,受联络通道发生跨线故障后暂态功角、电压和频率稳定制约,整体外送能力和风电消纳能力严重不足。对此,首先分析风电机组接入电网的低电压故障过程功率特性,阐明风电机组接入对同步机系统功角和频率特性的影响机理;接着根据该地区实际运行特性,因地制宜提出优化的安全稳定校核与控制方案;最后应用电力系统分析综合程序(PSASP)进行仿真计算。结果表明,优化的安全稳定校核与控制方案能有效提升该地区的整体外送能力和风电消纳能力,可作为缓解风电消纳受限的临时过渡措施。     

直流闭锁暂态过电压对风电外送影响及其抑制措施

高压直流输电系统直流闭锁引起的送端交流母线暂态过电压可能影响送端风火打捆交流系统风电机组的稳定运行。针对该问题,首先分析了直流闭锁引起暂态过电压的主要原因及其对风电机组造成的影响,然后阐述了直流闭锁动态过电压及保护动作过程,并利用由PSCAD中自带示例Cigre_Benchmark改进的双极高压直流输电系统模型仿真分析了直流闭锁的触发方式及其引起暂态过电压的过程机理。通过改进触发直流闭锁的紧急停机策略,减缓直流闭锁的触发过程,改变保护措施的触发顺序,并与安全控制系统配合来抑制送端并网母线的暂态过电压,以此来保证风电机组的稳定运行。基于PSCAD/EMTDC搭建了风火打捆高压直流模型,最后通过算例仿真证明了所提方法的有效性。该方法对于风火打捆高压直流输电系统的电压稳定性研究具有一定的参考价值。     

基于非时序生产模拟的风电消纳评估方法

准确的消纳能力评估对于风电发展规划具有重要意义,但在规划阶段难以获取详实的时序风电出力数据,典型的时序消纳评估方法难以适用,亟需研究根据有限的风资源概率特性数据进行消纳能力评估的方法。基于随机生产模拟原理,提出了一种以风电电量消纳最大化为目标的泛函极值模型和基于启发式方法的实用化评估算法。该方法仅需要风资源的概率分布信息,可较好解决规划阶段风电数据源有限的难题,且计算速度较快。基于我国北方某大型风电基地2014年实际运行数据及2020年规划数据,进行了仿真分析。通过2014年实际风电消纳结果及仿真结果的对比验证了所提方法的正确性,然后针对2020年规划数据分析了风电电量消纳与装机容量的饱和趋势,并定量研究了灵活性措施对风电消纳的促进作用,为风电规划提出了建议。     

特高压交流通道风火联合送电问题研究

风电的大规模发展需要解决市场消纳和送出通道问题。我国大型煤电基地大多为风资源丰富地区,如何借助特高压输电通道,在输送火电的同时搭配一定风电比例送出,对于我国可再生能源发展规划目标的落实和远距离输电通道资源的充分利用都是很有意义的。以锡林郭勒盟(简称锡盟)至南京特高压交流输电通道为例,论述利用特高压交流外送通道打捆输送风电火电的主要原则,分析影响风火联合送电的关键因素,提出风火打捆合适容量的理论计算方法,并通过算例给出锡盟煤电基地外送的风火装机容量和经济性分析。可为今后开展风电送出研究提供重要借鉴,对锡盟煤电基地的风电发展提供决策支持。     

计及风速和负荷特性的风火打捆发电系统规划

风火电打捆是解决能源基地电力外送的有效手段。提出一种计及风速和负荷特性的风火电打捆发电系统优化规划方法。根据送端系统风速和受端系统负荷特性,建立打捆发电系统分段波动输送功率模型。以打捆发电系统在规划期内单位发电成本为优化目标函数,计及风电场拟规划区间约束和打捆发电系统运行约束,构建了风火电打捆发电系统优化规划模型。模型采用模拟退火算法求解,并通过算例分析证明所述方法的有效性。     

风火联运送出系统的静态稳定性分析

从机理上研究了风火联运送出系统的静态稳定性和静态稳定极限的规律。采用电力电子变换器的变速风电机组功率控制快速灵活,在静态稳定分析中可以忽略其快动态,将风电简化为功率注入模型,系统动态过程中风电功率可以用代数方程描述。基于电力系统经典模型方程,提出了一种风火联运送出系统的三角变换模型方程,推导了发电机和送出断面的静态稳定极限随风电功率的变化规律。在风火联运送出系统中,风电功率由零开始增加的过程中,发电机的静态稳定极限始终下降,而送出断面的静态稳定极限则先增加到最大值,之后开始下降。测试系统和实际系统中的仿真结果验证了该结论。     

特高压风火打捆送电与江苏电网协调运行研究

研究了一种反映特高压风火打捆送电特性的建模方法。通过对直流送端出力特性现状和调度运行特性的调研,建立了风火打捆送电在电力系统运行模拟中的模型,再结合受端电网的负荷特性,提出了该模型在受端电网负荷高峰月和非高峰月的参数设定方法,解决了特高压风火打捆送电在电力系统生产模拟中的建模问题,具有降低受端电网能耗和运行成本的效果。算例表明,将该风火打捆模型应用到江苏电网场景中,可以提升江苏电网运行效率,同时合理控制风火打捆送电的弃风比例。     

特高压直流风电火电联合外送电源规模优化方法

特高压直流（UHVDC）风火联合外送可实现西部、北部风电跨区远距离输送,扩大风电消纳范围。提出了优化特高压直流风火打捆外送配套电源规模的研究方法,首先研究了UHVDC输送火电、风电的技术性约束,包括UHVDC输电运行方式,以及对风电、火电配套规模的影响,提出了配套电源的研究原则及思路;其次,建立了特高压直流风电、火电联合外送配套电源规模的优化方法;最后,以酒泉-湖南±800 kV特高压直流输电工程为例,给出了酒泉-湖南特高压直流风电、火电配套规模,验证了方法的科学性。提出的研究方法对扩大我国北部风电消纳范围,提高特高压直流通道输送效率具有重要意义。     

基于LCC的风火电打捆发电系统多阶段优化规划模型

风火电打捆是解决大规模风电异地消纳的有效手段,而风火电打捆发电系统规划周期长,受资金限制,系统通常分多个阶段依次投产,常规打捆系统规划模型无法适用于该情形。鉴于此,提出一种基于全寿命周期成本(LCC)的风火电打捆发电系统多阶段优化规划模型。模型充分考虑发电机组的全寿命周期成本,以系统总收益最大为目标,考虑系统售电收益、燃料成本、环境成本、维护成本、可靠性成本、火电机组投资成本和机组折余价值。为更加合理地表征风能时序相关性和随机性,建立风能时序概率模型,并利用随机生产模拟技术计算系统的燃料成本、环境成本和可靠性成本。模型采用多种群并行进化遗传算法求解,通过算例分析证明了模型的有效性。     

考虑风电效益的风火互济系统旋转备用确定方式

风电接入电网的影响具有双重效应,因此,含风电的电力系统的备用容量配置需要综合考虑风电正、负效益才能得到合理的结果。此外,风电作为电源具备提供备用的能力,在确定备用时也需要考虑。文中首先分析了风电接入对电网的影响,然后建立了综合考虑风电节能环保综合效益和风电提供备用可能性的机组组合模型。接着通过一个具有风火互济运行典型特征的仿真算例,对几种不同备用容量确定方案进行了对比分析。最后围绕不同风电消纳原则、风电提供备用容量的可行性等问题,讨论了风火互济系统中的旋转备用确定方式,并提出了适合中国风火互济运行系统的风电消纳模式建议。     

基于信号注入法的风火打捆经直流外送系统次同步扭振分析

随着大规模新能源的发展,风火打捆经高压直流外送是解决风电消纳问题的关键手段。与此同时,风电机群、直流输电与同步发电机组之间的次同步振荡问题日益凸显。针对双馈风电机群、直流输电与同步发电机组的动态交互问题,建立了线性化模型,研究风电机群、直流输电的动态过程对同步发电机组机电暂态过程的影响。基于附加励磁信号注入法,分析直流输送容量固定时双馈风电机群控制参数、运行风速、并网台数等因素对同步发电机组各扭振模式阻尼特性的影响规律,辨识同步发电机组轴系负阻尼扭振机理。基于时域仿真模型,验证了所提方法能够有效揭示双馈风电机群对同步发电机组轴系扭振的影响。     

2009年广东电网动态稳定问题分析研究

以2009年广东电网夏季大方式及小方式数据为基础,研究了广东电网内的弱阻尼振荡模式,对重要地区机组的PSS投、退进行了灵敏度分析,揭示了广东电网内动态稳定性薄弱的地区,优化了广蓄B厂机组PSS增益定值,另外,采用综合负荷模型,对广东电网内振荡模式及广东电网与外网区域振荡模式进行了研究,并同静态负荷模型结果进行了对比,给广东电网PSS现场试验、运行及励磁参数实测工作提供了依据。     

逆变电源对风火/光火打捆送端电网低频振荡影响及其惯量匹配方法

为研究逆变电源(Inv)对“风火/光火”打捆送端电网稳定运行的影响,提出了一种计及系统参数的控制模型及不同类型电源的惯量匹配方法。首先,构建Inv所有控制环节的数学模型,进而形成整个研究系统的小信号模型,并通过Matlab仿真验证。其次,基于小信号模型利用根轨迹法,分析系统参数对送端电网内部低频振荡的影响。研究表明送端电网内部线路越短,阻感比越大,Inv出力越多,越有利于系统稳定。最后,利用等效电源原理,推导出送端电网中两种类型电源的惯量匹配方法。RT-LAB半实物仿真验证了所提惯量匹配公式能更好分配功率,提高送端电网稳定性。